谈谈Java语言的垃圾收集器

文章作者 100test 发表时间 2007:03:14 17:05:35
来源 100Test.Com百考试题网

垃圾收集器是Java语言区别于其他程序设计语言的一大特色。它把程序员从手工回收内存空间的繁重工作中解脱了出来。在SUN公司的Java程序员（Java Programmer）认证考试中，垃圾收集器是必考的内容，一般最多可以占总分值的6%左右。但是由于SUN公司的Java Programming Language SL-275 课程的标准教材中，对有关垃圾收集器的内容只做了非常简单的介绍，而另外的一些关于Java技术的书籍，比如《Java 2 核心技术》（Core Java 2）、《Java编程思想》（Thinking in Java）、《精通Java 2》等等，里面关于垃圾收集器的内容也几乎没有，或者只是简单地提两句，所以很多参加Java Programmer认证考试的中国考生，在垃圾收集器这一部分的得分都为0分（笔者曾认识一位SUN公司授权的中国Java培训班的老师，其考试总分为89%，但垃圾收集器的部分竟然也为0分）。鉴于此，笔者总结了这个垃圾收集器的专题，希望对广大Java技术的爱好者和准备认证考试的考生们有所帮助。
　　我们知道，许多程序设计语言都允许在程序运行期动态地分配内存空间。分配内存的方式多种多样，取决于该种语言的语法结构。但不论是哪一种语言的内存分配方式，最后都要返回所分配的内存块的起始地址，即返回一个指针到内存块的首地址。
　　当已经分配的内存空间不再需要时，换句话说当指向该内存块的句柄超出了使用范围的时候，该程序或其运行环境就应该回收该内存空间，以节省宝贵的内存资源。
　　在C，C 或其他程序设计语言中，无论是对象还是动态配置的资源或内存，都必须由程序员自行声明产生和回收，否则其中的资源将消耗，造成资源的浪费甚至死机。但手工回收内存往往是一项复杂而艰巨的工作。因为要预先确定占用的内存空间是否应该被回收是非常困难的！如果一段程序不能回收内存空间，而且在程序运行时系统中又没有了可以分配的内存空间时，这段程序就只能崩溃。通常，我们把分配出去后，却无法回收的内存空间称为"内存渗漏体（Memory Leaks）"。
　　以上这种程序设计的潜在危险性在Java这样以严谨、安全著称的语言中是不允许的。但是Java语言既不能限制程序员编写程序的自由性，又不能把声明对象的部分去除（否则就不是面向对象的程序语言了），那么最好的解决办法就是从Java程序语言本身的特性入手。于是，Java技术提供了一个系统级的线程（Thread），即垃圾收集器线程（Garbage Collection Thread），来跟踪每一块分配出去的内存空间，当Java 虚拟机（Java Virtual Machine）处于空闲循环时，垃圾收集器线程会自动检查每一快分配出去的内存空间，然后自动回收每一快可以回收的无用的内存块。
　　垃圾收集器线程是一种低优先级的线程，在一个Java程序的生命周期中，它只有在内存空闲的时候才有机会运行。它有效地防止了内存渗漏体的出现，并极大可能地节省了宝贵的内存资源。但是，通过Java虚拟机来执行垃圾收集器的方案可以是多种多样的。
　　下面介绍垃圾收集器的特点和它的执行机制：
　　垃圾收集器系统有自己的一套方案来判断哪个内存块是应该被回收的，哪个是不符合要求暂不回收的。垃圾收集器在一个Java程序中的执行是自动的，不能强制执行，即使程序员能明确地判断出有一块内存已经无用了，是应该回收的，程序员也不能强制垃圾收集器回收该内存块。程序员唯一能做的就是通过调用System. gc 方法来"建议"执行垃圾收集器，但其是否可以执行，什么时候执行却都是不可知的。这也是垃圾收集器的最主要的缺点。当然相对于它给程序员带来的巨大方便性而言，这个缺点是瑕不掩瑜的。
　　垃圾收集器的主要特点有：
　　1．垃圾收集器的工作目标是回收已经无用的对象的内存空间，从而避免内存渗漏体的产生，节省内存资源，避免程序代码的崩溃。
　　2．垃圾收集器判断一个对象的内存空间是否无用的标准是：如果该对象不能再被程序中任何一个"活动的部分"所引用，此时我们就说，该对象的内存空间已经无用。所谓"活动的部分"，是指程序中某部分参与程序的调用，正在执行过程中，尚未执行完毕。
　　3．垃圾收集器线程虽然是作为低优先级的线程运行，但在系统可用内存量过低的时候，它可能会突发地执行来挽救内存资源。当然其执行与否也是不可预知的。
　　4．垃圾收集器不可以被强制执行，但程序员可以通过调用System. gc方法来建议执行垃圾收集器。
　　5．不能保证一个无用的对象一定会被垃圾收集器收集，也不能保证垃圾收集器在一段Java语言代码中一定会执行。因此在程序执行过程中被分配出去的内存空间可能会一直保留到该程序执行完毕，除非该空间被重新分配或被其他方法回收。由此可见，完全彻底地根绝内存渗漏体的产生也是不可能的。但是请不要忘记，Java的垃圾收集器毕竟使程序员从手工回收内存空间的繁重工作中解脱了出来。设想一个程序员要用C或C 来编写一段10万行语句的代码，那么他一定会充分体会到Java的垃圾收集器的优点！
　　6．同样没有办法预知在一组均符合垃圾收集器收集标准的对象中，哪一个会被首先收集。
　　7．循环引用对象不会影响其被垃圾收集器收集。
　　8．可以通过将对象的引用变量（reference variables，即句柄handles）初始化为null值，来暗示垃圾收集器来收集该对象。但此时，如果该对象连接有事件监听器（典型的 AWT组件），那它还是不可以被收集。所以在设一个引用变量为null值之前，应注意该引用变量指向的对象是否被监听，若有，要首先除去监听器，然后才可以赋空值。
　　9．每一个对象都有一个finalize( )方法，这个方法是从Object类继承来的。
　　10．finalize( )方法用来回收内存以外的系统资源，就像是文件处理器和网络连接器。该方法的调用顺序和用来调用该方法的对象的创建顺序是无关的。换句话说，书写程序时该方法的顺序和方法的实际调用顺序是不相干的。请注意这只是finalize( )方法的特点。
　　11．每个对象只能调用finalize( )方法一次。如果在finalize( )方法执行时产生异常（exception），则该对象仍可以被垃圾收集器收集。